WO2015021669A1

WO2015021669A1 - 基于分质排放和分质处理的水污染防治系统及方法

Info

Publication number: WO2015021669A1
Application number: PCT/CN2013/082304
Authority: WO
Inventors: 林万泉
Original assignee: 深圳市兰德玛水环境工程科技有限公司
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2015-02-19
Also published as: CN103425108A; CN103425108B

Abstract

一种基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，包括设置在管辖区水域内的分质排放系统（1）；设置在分质排放系统（1）下游水域的分质处理系统（2）；分别与分质排放系统（1）和分质处理系统（2）双向连接的管理系统（3）。还公开了一种基于分质排放和分质处理的水污染防治方法。该系统能在线实时自动监测和识别水质和水量，并能依据水质和水量的监测和识别结果进行自动诊断和自行处理后进行分质排放，实施分质处理。

Description

基于分质排放和分质处理的水污染防治系统及方法技术领域

本发明涉及水污染治理领域，更具体地说，涉及一种实现对河流、水库、湖泊雨污混流管网兼顾防洪的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统及方法。背景技术

目前，对地表水，尤其是对雨污混流管网水流进行分质排放是一种防止污水污染城市河流、水库、湖泊的有效手段。当管网水流水质符合城市河流、水库、湖泊的管理和功能标准时，将其排放入河流、水库或湖泊，否则将其排放入污水处理工厂。

现有技术中虽然实现了对管网水流的在线分级监测、识别，并可依据在线的监测数据快速自动的执行分质排放，以及实现管理部门对相关的水流控制执行装置的远程控制。

但是，现有技术还存在如下缺陷：

( 1 ) 不能实现对污染物的分质处理；

(2 ) 不能根据水质和水文监测结果进行自动诊断和自行处理后进行分质排放；

( 3 ) 不能根据水量和水质变化自适应调整排放和处理策略；

(4 ) 没有形成受控、在线和实时的智能型水污染治理系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于分质排放和分质处理的水污染防治系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，包括设置在管辖区水域内的分质排放系统、设置在分质排放系统下游的分质处理系统、以及分别与所述分质排放系统和分质处理系统双向连接的管理系统；

所述分质排放系统用于对管辖区水域水体进行在线分级监测，将在线分级监测的监测数据和预设管理目标进行比较，并根据比较结果对管辖区水域的水体进行分质排放；

所述分质处理系统用于根据所述分质排放系统排放的不符合预设管理目标的水体的水质对水体进行分质处理，并将经分质处理后水质符合预设管理目标的水体排放到下游被保护水域；

所述管理系统用于监控所述分质排放系统的排放过程和监控所述分质处理系统的处理过程。

优选的，所述分质处理系统包括：污水调蓄池、降解池和污水处理模块；所述污水处理模块由一个或若干个串联和 /或并联在一起的一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置组成；

所述污水调蓄池、降解池、一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置均设置有进水间门和排污间门，且所述降解池、一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置还均设置有排水间门；所述排水间门用于将水质符合预设管理目标的水体排放到下游被保护水域；

所述分质排放系统排放的水体通过所述污水调蓄池的进水间门流入所述污水调蓄池以对水体进行存储；所述污水调蓄池存储的水体通过所述污水调蓄池的排污闸门和所述降解池的进水闸门排放到所述降解池以对水体进行降解；降解后的水体通过所述降解池的排水间门排放到下游被保护水域，或通过所述降解池的排污间门和所述一般性污水处理装置的进水间门排放到所述一般性污水处理装置以进行处理；经处理后的水体通过所述一般性污水处理装置的排水闸门排放到下游被保护水域，或通过所述一般性污水处理装置的排污间门和所述特殊性污水处理装置的进水间门排放到所述特殊性污水处理装置以进行处理；经处理后的水体通过所述特殊性污水处理装置的排水间门排放到下游被保护水域；

所述一般性污水处理装置用于使水体的生活污染项目和水体的综合性指标降低到符合预设管理目标；所述生活污染项目包括： PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度、氨氮的浓度、憐的浓度、 COD、总氮的浓度、总憐的浓度禾口 BOD;

所述特殊性污水处理装置用于将水体的重金属含量降低到符合预设管理目标；

所述水体的综合性指标包括富营养化指数、水质综合污染指数。

优选的，所述分质处理系统还包括：第一管理控制模块；所述第一管理控制模块包括：第一监测数据获取装置、第一比较装置、第一控制装置、驱动装置、第一存储装置和第一数据传输装置；

所述第一监测数据获取装置，用于按设定频率获取监测设备的监测数据；所述监测设备包括设置在所述降解池出口的第一水质监测仪器群、设置在所述一般性污水处理装置出口的第二水质监测仪器群和设置在所述特殊性污水处理装置出口的第三水质监测仪器群；所述监测数据包括分别从所述第一水质监测仪器群、第二水质监测仪器群和第三水质监测仪器群获取的第一监测数据、第二监测数据和第三监测数据；

第一比较装置，用于分别将所述第一监测数据、第二监测数据和第三监测数据和预设管理目标进行比较，以分别获得第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果；

第一控制装置，用于分别根据所述第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果输出第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令；

驱动装置，用于根据所述第一控制指令控制所述降解池的排污闸门及所述一般性污水处理装置的进水闸门的开闭状态或控制所述降解池的排水闸门的开闭状态，根据所述第二控制指令控制所述一般性污水处理装置的排污间门及所述特殊性污水处理装置的进水间门的开闭状态或控制所述一般性污水处理装置的排水闸门的开闭状态，根据所述第三控制指令控制所述特殊性污水处理装置的排水闸门的开闭状态；

第一存储装置，用于存储所述监测数据、所述比较结果和所述闸门的开闭状态；第一数据传输装置，用于将所述监测数据、所述闸门的开闭状态发送给所述管理系统。

优选的，所述第一数据传输装置还用于接收管理系统的远程指令并将所述远程指令传输给所述第一控制模块；

所述第一控制模块还用于根据所述远程指令输出第四控制指令；驱动装置还用于根据所述第四控制指令控制所述污水调蓄池、降解池、一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置的间门的开闭状态。

优选的，所述第一数据传输装置还用于接收所述分质排放系统发送的信息并将所述信息传输给所述第一控制模块；

所述第一控制模块还用于根据所述信息和所述监测数据输出第五控制指令；

所述驱动装置还用于根据所述第五控制指令控制所述污水调蓄池、降解池、一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置的间门的开闭状态；

所述分质排放系统发送的信息包括：所述分质排放系统下一时段的排放和处理策略。

优选的，所述分质排放系统包括监测模块、水流控制执行模块和第二管理控制模块；

所述监测模块包括用于监测水质数据的在线分级水质监测仪器群、用于监测水文数据的水文监测仪器群、用于监测工作环境信息的工作环境监测仪器群以及用于监测水体流速的水体流速监测仪器群；

所述水流控制执行模块包括用于进行信号接收和处理并发出控制信号的控制柜、用于排放水质符合预设管理目标的水体的排水闸门、用于排放水质不符合预设管理目标的排污闸门以及用于根据控制柜的控制信号驱动排水闸门和排污闸门的驱动电机；

所述第二管理控制模块包括：第二监测数据获取装置、第二比较装置、第二存储装置、水流排放驱动装置、第二数据传输装置、排放和处理策略运算装置、阈值运算装置和第二控制装置；

其中，所述第二监测数据获取装置用于以预设频率从所述监测模块获取监测数据；

所述第二比较装置用于将监测数据与预设管理目标进行比较；

所述排放和处理策略运算装置用于根据监测数据预测下一时段的排放和处理策略，并将所述预测的排放和处理策略和当前的排放和处理策略进行比较；

所述阈值运算装置用于根据监测数据计算水体的富营养化指数和综合污染指数，并根据计算出的水体的富营养化指数和综合污染指数重新设定预设管理目标中各项目的阈值；

所述第二控制装置用于根据所述第二比较装置的比较结果产生驱动控制指令，根据所述排放和处理策略运算装置的比较结果产生排放和处理策略调整请求，根据所述阈值运算装置的计算结果产生阈值调整请求；

所述水流排放驱动装置用于根据所述驱动控制指令控制所述水流控制执行模块闸门开闭状态；

所述第二数据传输装置用于将以下信息的至少一种信息发送给所述管理系统：所述监测数据、所述闸门的开闭状态、所述预测的下一时段的排放和处理策略、所述各项目的阈值、排放和处理策略调整请求和阈值调整请求；第二存储装置用于存储所述监测数据、所述比较结果、所述闸门的开闭状态、所述预测的下一时段的排放和处理策略和所述各项目的阈值。

优选的，所述第二数据传输装置还用于接收所述管理系统的远程指令并传送给所述第二控制模块；

所述第二控制模块还用于根据所述远程指令产生指令以控制所述监测模块调整监测项目、各监测项目的阈值、监测频率或调整排放和处理策略；所述调整排放和处理策略是通过水流排放驱动装置根据第二控制模块的指令驱动水流控制执行模块闸门的开闭状态实现的；

所述第二数据传输装置还用于将所述预测的下一时段的排放和处理策略发送给所述分质处理系统。

优选的，所述管理系统包括上位机和服务器；

所述服务器分别与所述分质排放系统中的第二管理控制模块和所述分质处理系统中的第一管理控制模块通信连接；所述服务器与上位机通信连接；所述服务器用于获取所述第一数据传输装置和第二数据传输装置发送的信息，并将所述信息发送给所述上位机；

所述上位机根据所述信息或来自第三方信息平台的第三方信息产生远程指令并通过所述服务器发送给所述第一数据传输装置和 /或第二数据传输装置；

所述远程指令包括：是否调整分质排放系统的排放和处理策略的指令、是否调整分质排放系统和分质处理系统的各项目的阈值的指令、监测频率或监测项目的指令；

所述上位机还用于将所述信息进行处理、显示和存储。

优选的，所述第三方信息平台用于发送第三方信息给所述上位机；所述第三方信息包括以下信息中的至少一种：所述上位机接收所述服务器发送的包括所述第一数据传输装置和第二数据传输装置发送的信息的频率、预设管理目标中各个项目的预设阈值、预设的排放和处理策略、允许分质排放系统调整排放和处理策略的条件、允许分质排放系统和 /或分质处理系统调整各项目的阈值的条件、允许所述上位机远程操作所述分质排放系统和 /或分质处理系统的条件；

所述上位机根据所述第三方信息进行相应的设置以及产生所述远程指令；所述上位机在所述允许远程操作所述分质排放系统的条件满足时，远程操作所述分质排放系统；

所述远程操作所述分质排放系统包括所述上位机执行所述第二管理控制模块执行的操作；

远程操作分质处理系统包括所述上位机执行第一管理控制模块执行的操作。

一种基于分质排放和分质处理的水污染防治方法，包括以下步骤： so、在管辖水域设置目标监控点，在目标监控点设置分质排放系统，在分质排放系统下游设置分质处理系统；将分质排放系统与管理系统双向连接，将分质处理系统与管理系统双向连接； 51、分质排放系统以预设的固定频率获取所述目标监控点的当前水体的在线分级监测数据；

52、分质排放系统将获取的当前水体的监测数据和预设管理目标进行比较，并根据比较结果对管辖区水域的水体进行分质排放；

53、分质处理系统接纳并处理由分质排放系统排放的不符合预设管理目标的水体。

优选的，所述步骤 S1中，所述监测数据包括：当前水体的水质监测数据、水文监测数据、工作环境监测数据和水体流速监测数据。

优选的，所述步骤 S2还包括：

分质排放系统以预设的固定频率读取目标监控点上游预设点的水质数据和水文数据，并根据所述上游预设点的水质数据和水文数据，预测指定时段后的水质和水量，并判断所述指定时段的下一时段是否调整排放和处理策略；若需要调整排放和处理策略，则向管理系统发出请求；

向管理系统发出请求后，若在预设时间到后，没有接到来自管理系统的反馈，则切换排放和处理策略，并向分质处理系统的第一管理控制模块发送排放和处理策略调整信息；

所述步骤 S2还包括：分质排放系统以预设的固定频率获取目标监控点的监测数据，根据监测数据计算当前水体的富营养化指数和综合污染指数并确定是否需要调整监测项目的预设阈值并确定调整后的阈值，并向管理系统发送阈值调整请求以及根据管理系统的远程指令对阈值进行调整或保持所述预设阈值；

所述排放和处理策略包括：以水质识别结果执行排放、以水量识别结果执行排放；当水量的预测值达到设定阈值时以水量识别结果执行排放；若水量预测值小于规定的阈值时以水质识别结果执行排放；

以水质识别结果执行排放的排放和处理策略包括一般性污染排放和处理策略、特定污染排放和处理策略；一般性污染排放和处理策略包括正常污染排放和处理策略、突发性的重度污染排放和处理策略。

优选的，所述步骤 S2还包括：所述分质排放系统将以下信息的至少一种信息发送给所述管理系统：所述监测数据、闸门的开闭状态、所述预测的下一时段的排放和处理策略、所述各项目的阈值、排放和处理策略调整请求和阈值调整请求；

所述步骤 S2还包括：所述分质排放系统根据接收的所述管理系统发送的远程指令设定监测项目、各监测项目的阈值、监测频率或调整排放和处理策略。

优选的，所述步骤 S3具体包括以下步骤：

S3-ll、若分质排放系统的排放和处理策略是以特定污染排放策略执行排放，则第一管理控制模块控制降解池将当前水体排放到一般性污水处理装置；

S3-12、第一管理控制模块定时获取设置在一般性污水处理装置出口的水质监测仪器群监测到的经处理后的水体的水质监测数据，若符合预设管理目标则执行步骤 S3-13 , 否则继续在一般性污水处理装置内处理；

S3-13、第一管理控制模块定时判断水体的综合性指标是否符合预设管理目标，若符合，则开启特殊性污水处理装置 S3-15, 否则，执行步骤 S3-14;

S3-14、第一管理控制模块按照预设的预案，延长一般性污水处理装置的水体处理时间和 /或改善水质状态的影响参数，并执行步骤 S3-13;

S3-15、第一管理控制模块定时获取特殊性污水处理装置出口的水质监测仪器群的监测数据，若特定污染项目经处理已降解到符合预设管理目标，则执行 S3-16, 否则继续在特殊性污水处理装置内处理；

S3-16、第一管理控制模块控制该特殊性污水处理装置将水体直接排向下游的被保护水域；

所述水质状态的影响参数包括：水量、水深、水温或面积；所述水体的综合性指标包括富营养化指数、水质综合污染指数；所述特定污染项目包括重金属含量。

优选的，所述步骤 S3还包括以下步骤：

S3-21、若分质排放系统的排放和处理策略是以一般性污染排放策略执行排放，则第一管理控制模块判断分质排放系统的排放和处理策略，若是正常污染排放策略则执行步骤 S3-22, 若是突发性的重度污染排放策略则执行步骤 S3-32; S3-22、第一管理控制模块定时获取并识别设置在降解池出口的水质监测仪器群的监测数据，若识别结果为水质符合预设管理目标则发出驱动指令将水体直接排向下游被保护水域，否则指令开启一般污水处理装置的进口闸门将当前水体排放到一般性污水处理装置，并执行步骤 S3-23 ;

S3-23、第一管理控制模块获取设置在一般性污水处理装置出口的水质监测仪器群监测到水质数据，当水质数据中的生活污染项目降解到符合预设管理目标时，执行步骤 S3-24;

S3-24、第一管理控制模块判断水体的综合性指标是否符合预设管理目标，若符合，则执行步骤 S3-26, 否则，执行步骤 S3-25 ;

S3-25、第一管理控制模块按照预设的预案，延长一般性污水处理装置的水体处理时间和 /或改善水质状态的影响参数，并执行步骤 S3-24;

S3-26、第一管理控制模块控制一般性污水处理装置将水体直接排向下游的被保护水域；

S3-32、第一管理控制模块定时获取并识别设置在降解池出口的水质监测仪器群的监测数据，若识别结果为水体为重度污染时，按照污染总量指令开启一个或多个一般性污水处理装置；并控制降解池将当前水体排放到开启的一个或多个一般性污水处理装置，并分别获取设置在各个一般性污水处理装置出口的水质监测仪器群的监测数据，当水体的生活污染项目降解到符合预设管理目标时，执行步骤 S3-33 ;

S3-33、第一管理控制模块分别判断一个或多个一般性污水处理装置处理后的水体的综合性指标是否符合预设管理目标，若符合，则执行步骤 S3-35 , 否则，执行步骤 S3-34;

S3-34、第一管理控制模块按照预设的预案，延长一般性污水处理装置的水体处理时间和 /或改善水质状态的影响参数，并执行步骤 S3-33 ;

S3-35、第一管理控制模块控制一个或多个一般性污水处理装置将水体直接排向下游的被保护水域。

所述水体的综合性指标包括富营养化指数、水质综合污染指数；所述水质状态的影响参数包括：水量、水深、水温或面积；所述生活污染项目包括 PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度、氨氮的浓度、憐的浓度、 COD、总氮的浓度、总憐的浓度和 BOD 。

优选的，所述步骤 S3还包括以下步骤：

S3-4、若分质排放系统采取的排放策略是以水量识别结果执行排放，则第一管理控制模块控制污水调蓄池接纳并储存所述分质排放系统输送来的水体，并控制降解池、一般性污水处理装置以及特殊性污水处理装置的各个间门开启以使水体迅速排向下游水域。

实施本发明的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统及方法，具有以下有益效果：能实现对管辖区水域不符合管理目标的水体分质排放和分质处理；能在线实时自动监测和识别水质和水量，并能依据水质和水量的监测和识别结果进行自动诊断和自行处理后进行分质排放，实施分质处理；以及根据水质和水量的监测和识别结果调整分质排放和分质处理策略；能按照确定的策略自动执行分质排放和分质处理；形成受控、在线和实时的智能型水污染防治系统。附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图 1 是本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统的结构图；

图 2 是本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统的分质排放系统的结构图；

图 3 是本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统的分质处理系统的结构图；

图 4 本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统的管理系统的结构图；

图 5 本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法的流程图；

图 6是图 5所示的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法的步骤 S3 的详细流程图；

图 7是图 5所示的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法中步骤 S3 的详细流程图。具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参见图 1，本发明实施例的水污染防治系统包括：设置在管辖区水域内的分质排放系统 1 ; 设置在分质排放系统 1下游水域的分质处理系统 2; 分别与分质排放系统 1和分质处理系统 2双向连接的管理系统 3。

分质排放系统 1用于对管辖区水域当前水体进行在线分级监测，并对分级监测结果进行分级识别（例如，对监测结果数据的获取和处理），并将在线分级监测的监测数据和预设管理目标进行比较，根据比较结果对管辖区水域的水体进行分质排放，以及用于对管辖区水域下一时段的水体的水量和水质变化进行预测，并根据预测结果确定下一时段的分质排放策略。

分质排放系统 1 还用于根据当前水体的富营养化指数和水体综合污染指数确定预设管理目标中各监测项目的阈值，以及用于发送信息（例如，分级监测的监测数据、所述预测结果、所述排放策略、所述阈值、排放策略调整请求、阈值调整请求等）给管理系统和分质处理系统。分质排放系统 1还用于接收管理系统的远程指令以更新分级监测项目、对应监测项目的阈值、监测频率或调整排放策略。

分质处理系统 2用于根据分质排放系统 1排放的不符合预设管理目标的水体的水质对水体进行分质处理，并排放经处理后水质符合预设管理目标的水体，以及用于发送信息（例如，分质处理过程的水质监测数据）给管理系统和接收管理系统的远程指令以调整分质处理过程。

管理系统 3用于根据所述分质排放系统 1发送的信息或来自第三方信息平台的第三信息控制分质排放系统的分级监测的监测项目、对应监测项目的阈值、监测频率或排放策略，并根据所述分质处理系统 2发送的信息或第三信息控制分质处理系统的分质处理过程。

第三方信息平台可为设置在管辖水域上游或其他位置的监控平台。第三方信息平台可获取到水域的突发情况（例如，突发洪水、水域发生突发性污染等) 并将突发情况信息发送给管理系统 3。

本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统中的管理系统 3通过获取分质排放系统 1和分质处理系统 2的监测数据，能在线实时监测水质、水量等信息，并能依据监测数据选择排放或处理策略，以按照确定的策略执行分质排放和分质处理；且通过管理系统 3可设置不同的管理目标的管理阈值，例如，可根据富营养化指数或水质污染综合指数的临界值要求设定相应的策略，反馈并调整分质处理系统 2的分质处理识别阈值，以满足被保护水域的富营养化指数或水质污染综合指数要求。

在本发明的实施例中，分质排放系统 1一方面进行在线分级监测，并执行实时分质排放，同时与管理系统 3双向连接，向管理系统 3传输监测数据，并随时准备接收和执行来自管理系统 3的各项指令。此外，分质排放系统 1还能对下一时段的水量和水质进行预测以获得预测数据，并能根据预测数据得出分质排放策略。其中，预测数据是分质排放系统 1根据监测获得的历史数据预测得到。例如，分质排放系统 1可根据历史数据建立规则，并根据建立的规则预测下一时段的水量和水质。此外，预测数据还可通过其他方式获得，例如根据一级监测可立即获得监测数据，并根据实时的监测数据建立图表，通过判断图表的走势，得到预测数据。

分质处理系统 2根据分质排放系统 1排放的水体的污染程度、水量和污染项目以对水体进行分质处理。分质处理系统 2 —方面接收由分质排放系统 1 输送来的水体，同时与管理系统 3双向连接，向管理系统 3传输监测数据并随时接收和执行来自管理系统 3的各项指令。

在本发明的实施例中，预设管理目标是根据的管辖区水域的实际情况和水体的处理目标进行预先设置的。例如，预设管理目标可为使管辖区水域的水质达到 III类标准。预设的管理目标可由管理人员通过管理系统 3进行预设或根据实际情况进行预设或修改。管理系统 3将设定好的管理目标分别发送给分质排放系统 1和分质处理系统 2。分排放系统 1将管理目标中各项目的标准存储在第二存储装置 113中。分质处理系统 2将管理目标中各项目的标准存储在第一存储装置 223。不同的管理目标中生活污染项目（例如， PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度、氨氮的浓度、憐的浓度、 COD (化学需氧量）、总氮的浓度、总憐的浓度和 BOD (生物需氧量）等）的预设标准、特定污染项目（例如，重金属含量等）的预设标准以及水体的综合性指标的预设标准不相同。

在本发明的实施例中，预设管理目标中的各监测项目包括： PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度、氨氮的浓度、憐的浓度、 COD、总氮的浓度、总憐的浓度、 BOD、重金属含量、水体的综合性指标等。各监测项目的阈值是与管理目标中各项目的管理标准相对应的。例如，若预设管理目标中设定： COD<20mg/L, 氨氮≤1.0mg/L，憐≤0.0051^/1^，则水质监测项目中的 COD含量的阈值为小于或等于 20mg/L，氨氮含量的阈值为小于或等于 1.0mg/L，憐的含量的阈值为小于或等于 0.005mg/L。

此外，管理目标也可由第三方信息平台预设，第三信息平台将预设的管理系统 3发送给管理系统 3。

本发明的实施例中，预设管理目标中的水体的综合性指标包括富营养化指数、水质综合污染指数。

富营养化指数可按照综合营养状态指数法进行计算以获得。水质综合污染指数可按以下公式进行计算： ρ = ^· ^，其中， Ρ为水质综合污染指数， G为污染物实测浓度平均值， &为污染物评价标准值（即预设管理目标中的设定的值）， n 为选取的污染物种类。例如，可选取总氮、总憐和 BOD (生物需氧量）作为水质综合污染指数的评定项目，则 n为 3。并分别获取这三者的实测浓度平均值和评价标准值后可通过上式计算得出水质综合污染指数。计算得到的水质综合污染指数需满足预设管理目标。

参见图 2，本发明实施例的分质排放系统 1包括监测模块 10、第二管理控制模块 11和水流控制执行模块 12。监测模块 10用于监测管辖水域的水质、水量、水体流速以及环境温度和湿度等以获得监测数据。水流控制执行模块

12包括排放闸门和排污闸门，用于截流、分流或排放。第二管理控制模块 11 用于发送所述监测数据和接收远程指令。

为了实时监测水质监测项目、水文监测项目、工作环境监测项目和水体流速监测项目，监测模块 10对应设有在线分级水质监测仪器群 101、水文监测仪器群 102、工作环境监测仪器群 103和水体流速监测仪器群 104。

根据不同的水质监测项目对应的仪器的成本、监测时间、监测效率和是否会造成二次污染等因素，将水质监测项目分为优先级从高到低的多个等级，并对应在在线分级水质监测仪器群 101 中设有相应的优先级从高到低的一级水质监测仪器群、二级水质监测仪器群直至 N级水质监测仪器群，使得监测的效率和监测的速度提高并降低成本。在线分级水质监测仪器群 101监测的水质数据包括 PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度（或含量）、氨氮的浓度（或含量）、憐的浓度（或含量）、 COD、总氮的浓度（或含量）、总憐的浓度（或含量）、 BOD和重金属含量等。其中， PH、透明度、电导率和叶绿素 A由一级水质监测仪器群监测获得，氨氮、总憐和 COD由二级水质监测仪器群监测获得，重金属含量由三级水质监测仪器群监测获得。

在本发明的实施例中，分质排放系统 1实行分级监测和分级识别。且由于分质排放系统 1中的一级水质监测仪器群 10秒钟或更短的时间即进行一次监测，以获得一级水质监测项目（PH、透明度、电导率、叶绿素 A) 的监测数据，因此，分质排放系统 1可实现在发现超标的污染后 10秒钟或更短的时间内发出执行截流的指令。

水文监测仪器群 102 根据不同监测点的具体情况选择一种或多种水文监测仪，包括水位仪、水温计、流量计、流速仪、泥沙监测仪、降水监测仪、蒸发仪等设备。

工作环境监测仪器群 103用于监测所有仪器的工作环境和仪器工作状态，包括但不限于工作环境的温度、湿度、仪器耗电量、电磁辐射量、电平和仪器工作稳定性。

水体流速监测仪器群 104 用于监测各个排放闸门和排污闸门附近多个点的水体流速。

第二管理控制模块 11包括第二监测数据获取装置 111、第二比较装置 112、第二存储装置 113、排放和处理策略运算装置 114、第二控制装置 115、第二数据传输装置 116、水流排放驱动装置 117、第一报警装置 118、阈值运算装置 119。

第二监测数据获取装置 111 用于以预设频率从所述监测模块获取监测数据。第二比较装置 112用于将监测数据与预设管理目标进行比较。排放和处理策略运算装置 114用于根据监测数据预测下一时段的排放和处理策略，并将所述预测的排放和处理策略和当前的排放和处理策略进行比较。

阈值运算装置 119 用于根据监测数据计算水体的富营养化指数和综合污染指数，并根据计算出的水体的富营养化指数和综合污染指数重新设定预设管理目标中各项目的阈值。

第二控制装置 115 用于根据所述第二比较装置的比较结果产生驱动控制指令，根据所述排放和处理策略运算装置的比较结果产生排放和处理策略调整请求，根据所述阈值运算装置的计算结果产生阈值调整请求。

水流排放驱动装置 117 用于根据所述驱动控制指令控制所述水流控制执行模块闸门开闭状态。

第二数据传输装置 116 用于将以下信息的至少一种信息发送给所述管理系统：所述监测数据、所述闸门的开闭状态、所述预测的下一时段的排放和处理策略、所述各项目的阈值、排放和处理策略调整请求和阈值调整请求。

第二存储装置 113用于存储所述监测数据、所述比较结果、所述闸门的开闭状态、所述预测的下一时段的排放和处理策略和所述各项目的阈值。

其中，预设的对应阈值是存储在第二存储装置 113 中的。第二存储装置 113还用于存储管辖水域的地形地貌数据，该地形地貌数据可为第二管理控制模块 11确定排放策略及监测项目的阈值提供进一步的依据。

当第二比较装置 112将在线分级水质监测仪器群 101的监测结果与对应的设定阈值比较，得到满足要求的比较结果时，由第二控制装置 115启动在线分级水质监测仪器群 101的下一级水质监测仪器群执行监测；若得不到满足要求的比较结果时，由第二控制装置 115驱动水流排放驱动装置 117以控制水流控制执行模块 12打开排污闸门、关闭排放闸门。当在线分级水质监测仪器群 101 的所有监测结果与对应的设定阈值相比较，均得到满足要求的结果时，由第二控制装置 115驱动水流排放驱动装置 117以控制水流控制执行模块 12关闭排污闸门、打开排放闸门。

阈值运算装置 119 根据水体的富营养化指数和综合污染指数确定监测项目的阈值。其中，确定监测项目的阈值包括确定是否需要修正监测项目的预设阈值和阈值的修正值。并将阈值修正的请求发送到管理系统 3，并根据管理系统 3的反馈，调整阈值或保持原有的预设阈值。

若第二控制装置 115的判断结果为需要调整排放和处理策略，则通过第二数据传输装置 116向管理系统 3发出请求。当向管理系统 3发出排放策略调整请求时，第一报警装置 118发出报警。向管理系统 3发出请求后，若在预设时间到后，没有接到来自管理系统 3的反馈，则切换排放策略，以调整后的排放策略进行分质排放。排放策略包括：以水质识别结果执行排放、以水量识别结果执行排放。当水量的预测值达到设定阈值时，排放以水量识别结果为依据。当水量的预测值小于设定阈值时，排放以水质识别结果为依据。其中，以水质识别结果为依据的排放策略包括：一般性污染排放策略和特定污染排放策略。一般性污染排放策略包括正常污染排放策略和突发性的重度污染排放策略。在存储模块 113中存储了界定各种策略的水量和水质的阈值。

水流控制执行模块 12包括用于进行信号接收和处理并发出控制信号的控制柜、用于排放符合预设管理目标的水体的排水闸门、用于排放不符合预设管理目标的排污闸门和用于根据控制柜的控制信号驱动排水闸门和排污闸门的驱动电机。

从水流控制执行模块 12的排污闸门排出的污水水体进入分质处理系统 2，由分质处理系统 2进行处理。分质处理系统 2根据分质排放系统 1排放的水体的污染程度、水量和污染项目进行自适应的分质处理。

第二数据传输装置 116还用于接收管理系统 3的远程指令并传送给第二控制模块 115 ; 第二控制模块 115还用于根据所述远程指令产生指令以控制所述监测模块调整监测项目、各监测项目的阈值、监测频率或调整排放和处理策略; 所述调整排放和处理策略是通过水流排放驱动装置根据第二控制模块 115 的指令驱动水流控制执行模块 12闸门的开闭状态实现的。当分质排放系统调整排放和处理策略时，第二控制模块 115通过第二数据传输装置 116向分质处理系统 2的第一数据传输装置 227传输调整排放和处理策略的信息。

参见图 3，本发明实施例的分质处理系统 2包括：污水调蓄池 20、污水处理模块 21、第一管理控制模块 22和降解池 23。

污水处理模块 21由一个或若干个串联和 /或并联在一起的一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211组成。

污水调蓄池 20、降解池 23、一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211均设置有进水间门和排污间门，且降解池 23、一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211还均设置有排水闸门。排水闸门用于将符合预设管理目标的水体排放到下游被保护水域。

分质排放系统 1排放的水体通过污水调蓄池 20的进水间门流入污水调蓄池 20以对水体进行存储；污水调蓄池 20存储的水体通过污水调蓄池 20的排污闸门和降解池 23的进水闸门排放到降解池 23以对水体进行降解；降解后的水体通过降解池 23的排水间门排放到下游被保护水域，或通过降解池 23的排污闸门和一般性污水处理装置 212的进水间门排放到一般性污水处理装置 212 以进行处理；经处理后的水体通过一般性污水处理装置 212的排水间门排放到下游被保护水域，或通过一般性污水处理装置 212的排污间门和特殊性污水处理装置 211的进水间门排放到特殊性污水处理装置 211以进行处理；经处理后的水体通过特殊性污水处理装置 211的排水间门排放到下游被保护水域。

污水调蓄池 20通过闸门和砾石床与降解池 23相连。污水调蓄池 20用于直接接纳并储存分质排放系统 1输送来的水体，并按照不同的处理策略规定的不同水量标准向降解池 23排放。

降解池 23对水体进行降解并按照不同的处理策略规定的不同水量标准执行分流排放，若经过自降解后，水体符合预设管理目标，则通过排水间门直接排放至下游水域；若不符合预设管理目标，则把的水体按处理策略要求和自降解的程度通过排污闸门排放到相应的污水处理模块 21。

第一管理控制模块 22包括：第一监测数据获取装置 222、第一比较装置 224、第一控制装置 228、驱动装置 226、第一存储装置 223和第一数据传输装置 227。

第一监测数据获取装置 222，用于按设定频率获取监测设备的监测数据；在本发明的实施例中，监测设备包括设置在降解池 23出口的第一水质监测仪器群、设置在一般性污水处理装置 212出口的第二水质监测仪器群和设置在特殊性污水处理装置 211出口的第三水质监测仪器群；所述监测数据包括分别从所述第一水质监测仪器群、第二水质监测仪器群和第三水质监测仪器群获取的第一监测数据、第二监测数据和第三监测数据。

第一比较装置 224，用于分别将所述第一监测数据、第二监测数据和第三监测数据和预设管理目标进行比较，以分别获得第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果。

第一控制装置 228，用于分别根据所述第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果输出第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令。

驱动装置 226，用于根据所述第一控制指令控制降解池 23的排污闸门及一般性污水处理装置 212的进水闸门的开闭状态或控制降解池 23的排水闸门的开闭状态，根据所述第二控制指令控制一般性污水处理装置 212的排污闸门及特殊性污水处理装置 211 的进水间门的开闭状态或控制一般性污水处理装置 212的排水闸门的开闭状态，根据所述第三控制指令控制特殊性污水处理装置 211的排水闸门的开闭状态。

第一存储装置 223，用于存储监测数据、比较结果和所有闸门（包括污水调蓄池、降解池、一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置的闸门）的开闭状态。

第一数据传输装置 227，用于将所述监测数据、所述闸门的开闭状态发送给所述管理系统。第一数据传输装置 227还用于接收管理系统 3的远程指令并将所述远程指令传输给第一控制模块 228; 第一控制模块 228还用于根据所述远程指令输出第四控制指令；驱动装置 226还用于根据所述第四控制指令控制污水调蓄池 20、降解池 23、一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211的闸门的开闭状态。在本发明的实施例中第四控制指令是管理系统 3根据接收的监测数据和闸门的开闭状态，以及第三方信息等产生的控制指令。该控制指令可包括调整处理策略、调整管理目标等。若第四控制指令包括调整管理目标的指令，则第一控制模块 228要将新的管理目标中各项目的阈值进行调整并存储到第一存储装置 223。当第一比较装置 224进行比较时，采用的预设管理目标为更新后的管理目标。

此外，第一数据传输装置 227还用于接收分质排放系统 1发送的信息并将所述信息传输给第一控制模块 228; 第一控制模块 228还用于根据所述信息和监测数据输出第五控制指令；驱动装置 226还用于根据所述第五控制指令控制污水调蓄池 20、降解池 23、一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211的闸门的开闭状态。

分质排放系统 1发送的信息包括:分质排放系统 1下一时段的排放和处理策略。当分质排放系统 1的排放和处理策略是以水量识别结果执行排放 (例如，极端泄洪情况下，采用此排放和处理策略）时，驱动装置 226根据第五控制指令控制污水调蓄池 20、降解池 23、一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211的所有的闸门打开，以将水体快速排向下游水域。当分质排放系统 1的排放和处理策略是以一般性污染排放策略执行排放，则驱动装置 226根据第五控制指令控制污水调蓄池 20、降解池 23和一般性污水处理装置 212的闸门的开闭状态，其具体的闸门的开闭状态要结合第一控制指令和第二控制指令执行。当分质排放系统 1的排放和处理策略是以特定污染排放策略执行排放，则驱动装置 226根据第五控制指令控制污水调蓄池 20、降解池 23、一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211的闸门开闭状态，其具体的开闭状态要结合第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令执行。

在本发明的实施例中，一般性污水处理装置 212的目标是使水体的 PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度、氨氮的浓度、憐的浓度、 COD、总氮的浓度、总憐的浓度、 BOD 以及水体的综合性指标等降低到符合预设管理目标的要求。特殊性污水处理装置是降解上述诸项目（PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度、氨氮的浓度、憐的浓度、 COD、总氮的浓度、总憐的浓度、 BOD 和水体的综合性指标）以外的特定水质项目以使水体符合预设管理目标的要求。在本发明的实施例中，特定水质项目指重金属含量，例如铅、汞、铬、砷等。

一般性污水处理装置 212的排放受控于第一管理控制模块 22，当一般性污水处理装置 212 处理后的水体的各监测项目以及水体的综合性指标符合规定的预设管理目标时，第一管理控制模块 223发出指令控制水体排向特殊性污水处理装置 211或排向受保护的下游水域；否则就控制水体再次返回一般性污水处理装置 212，以进行处理直到各监测项目以及水体的综合性指标符合预设管理目标。各监测项目的数据是由设置在一般性污水处理装置 212出口的生活污染项目降解进程监测仪监测获得的。生活污染项目降解进程监测仪的监测项目包括： PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度、氨氮的浓度、憐的浓度、 COD、总氮的浓度、总憐的浓度、 BOD等。而这些监测项目的预设管理目标，可由管理人员通过管理系统 3进行设置、存储并发送给分质处理系统 2以存储到第一存储装置 223。此外，生活污染项目也可根据设置而改变。

污水处理模块 21的若干个一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211可以并联在一起工作，也可以由第一管理控制模块 22根据水量与水质的预测值以及各污水处理模块 21的当前处理能力，控制污水处理模块 21在相应策略的优化模式下运行。相应策略的优化模式是指一般性污水处理装置 212 和特殊性污水处理装置 211的并联或串联关系。例如，根据水量与水质的预测值、污水处理模块 21的当前处理能力将 5个一般性污水处理装置和 5个特殊性污水处理装置并联，而其他的一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置串联。水量与水质的预测值是分质排放系统 1的排放和处理策略运算装置 114预测并由第二数据传输装置 116发送给分质处理系统 2的。

应理解，一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211的串联或并联可通过控制一般性污水处理装置 212和特殊性污水处理装置 211的进水闸门和 /或排水闸门实现。

一般性污水处理装置 212 的出口设的第二水质监测仪器群以固定频率工作；第一管理控制模块 22的第一监测数据获取装置 222获取监测数据并将监测数据通过第一数据传输装置 227发送给管理系统 3由管理系统 3进行处理和存储。特殊性污水处理装置出口设置的第三水质监测仪器群定时监测经过处理后的水质项目，第一管理控制模块 22的第一监测数据获取装置 222获取监测数据并将监测数据通过第一数据传输装置 227发送给管理系统 3由管理系统 3 进行处理和存储。此外，第一比较装置 224根据监测数据判断水质以及水体的综合性指标是否符合预设管理目标，若符合则通过驱动装置 226控制特殊性污水处理装置 211将水体排向下游的被保护水域，否则控制特殊性污水处理装置 211对水体进行再处理。此外，为了提醒管理人员，当需要特殊性污水处理装置 211再处理时，第一控制装置 228控制第二报警装置 229发出警报。在以水量识别结果执行排放的策略下，由第一管理控制模块 22依据水量按需指令开启足够的污水处理模块 21的进水闸门；在非常状态下，则管理系统 3可发出远程指令给第一管理控制模块 22，第一管理控制模块 22可控制污水处理模块 21的全部进水闸门和出水闸门打开，以使水体迅速排到下游水域。

在本发明的实施例中，在非常状态下是指在极端泄洪要求等突发的状态。应理解，第三方信息平台可将极端泄洪等信息发送给管理系统 3。例如，当某一水域发生决堤，则第三方信息平台可将决堤的信息发送给管理系统 3，管理系统 3发出远程指令到分质处理系统 2使其能在洪水到来之前提前打开所有的闸门以泄洪。

在本发明的实施例中为了形成受控、在线和实时的智能型水污染治理系统，分质排放系统 1进行分质排放，使不符合预设管理目标的水体被排放到分质处理系统 2。且分质处理系统 2根据水体的水质数据控制分质处理的水量、降解时间、水深和面积等参数。分质处理系统 2控制水量、降解时间、水深和面积等参数，是通过控制降解池 23、污水处理模块 21的相应进水闸门、排放闸门的开启时间和开口大小来实现的。此外，也可以通过向分质处理系统 2 输入一定的氧气提高含氧量、提高透明度、降低入流口闸门的流量等方式来实现水量、降解时间、水深和面积等参数的调节。

若经过分质处理系统 2的处理，水体水质的单个因子都符合预设管理目标中相应的单个因子的阈值，则第一管理控制模块 22根据监测数据判断水体的富营养化指数和水体综合污染指数是否符合标准。若符合标准则将处理后的水体排放到保护水域，若不符合标准则继续对水体进行处理。在本发明的实施例中，第一管理控制模块 22根据水体的综合性指标的临界值要求，通过设定策略、反馈并调整分质处理的识别阈值，以满足被保护水域的富营养化指数和水质综合污染指数要求。

参见图 4，为本发明实施例的管理系统的结构图。本发明的实施例中，管理系统 3包括上位机 30、中央计算机 32以及实现上位机 30与中央计算机 32 交互的服务器 31。服务器 31与上位机 30通信连接，服务器 31与中央计算机 32通信连接。其中，服务器 31与分质排放系统 1的第二管理控制模块 11和分质处理系统 2的第一管理控制模块 22通信连接，以获取分质排放系统 1和分质处理系统 2的上传的信息。服务器 31将获取到的信息发送给上位机 30 或中央计算机 32。中央计算机 32和上位机 30用于根据服务器 31传送的信息、来自第三方信息平台的第三方信息或预先设置的阈值产生远程指令，并发送给服务器 31，服务器 31再将远程指令发送给分质排放系统 1或分质处理系统 2。远程指令包括：是否调整分质排放系统的排放和处理策略的指令、是否调整分质排放系统和分质处理系统的各项目的阈值的指令、监测频率或监测项目的指令等。

上位机 30还用于将所述信息进行处理、显示和存储。

第三方信息平台用于发送第三方信息给所述上位机。第三方信息包括以下信息中的至少一种：上位机 30接收服务器 31发送的信息（该信息是由第一数据传输装置和第二数据传输装置发送的）的频率、预设管理目标中各个项目的预设阈值、预设的排放和处理策略、允许分质排放系统 1调整排放和处理策略的条件、允许分质排放系统 1和 /或分质处理系统 2调整各项目的阈值的条件、允许上位机 30远程操作分质排放系统 1和 /或分质处理系统 2的条件。上位机 30根据第三方信息进行相应的设置以及产生远程指令；上位机 30在所述允许远程操作分质排放系统 1和 /或分质排放系统 2的条件满足时，远程操作分质排放系统 1和 /或分质排放系统 2。远程操作分质排放系统 1是上位机 30执行第二管理控制模块 11执行的操作。远程操作分质处理系统 2是上位机 30执行第一管理控制模块 22执行的操作。

在本发明的实施例中，中央计算机 32可由上位机 30充当。当有多个上位机 30对若干个分质排放系统 1和分质处理系统 2进行控制时，可将多个上位机 30中的一个作为中央计算机 32，以同时管理多个上位机 30，此时，上位机 30与中央计算机 32之间进行通信交互。在实际运用中，中央计算机 32可由高层管理部门控制，而上位机 30由低层管理部门控制。中央计算机 32可用于浏览整个系统的运行数据和形成所需的管理策略；在非常情况下还可通过服务器 31直接操作分质排放系统 1和分质处理系统 2。例如，当前水域或相邻水域发生特殊情况（相邻水域遭遇特大洪水需要本水域分流等），相关的管理部门需要进行干预，则可直接通过中央计算机 5控制分质排放系统 1和分质处理系统 2。应理解，可通过第三方信息平台将当前水域或相邻水域发生特殊情况的信息发送给管理系统 3。管理系统 3通过第三方信息平台获取信息，以在非常状态（当前水域或相邻水域发生特殊情况等）下控制分质排放系统 1和分质处理系统 2，使得本发明实施例的水污染处理系统能够根据水域状态的变化自适应的调整分质排放和分质处理。第三方信息平台可由高层管理部门进行控制以发送信息给管理系统 3。

服务器 31从分质排放系统 1获取当前水体的水质、水文、工作环境、闸门状态、下一时段的水质、水文的预测值、下一时段排放策略和监测项目的阈值数据，并从分质处理系统 2获取第一水质监测仪器群、第二水质监测仪器群和第三水质监测仪器群的监测数据。服务器 31将从分质排放系统 1和分质处理系统 2获取的数据发送给上位机 30。上位机 30根据所述数据确认是否调整排放策略、是否修正阈值，并将确认结果生成远程指令并通过服务器 31发送给分质排放系统 1，以及根据所述数据产生对分质处理系统 2的处理过程的远程控制指令并通过服务器 31发送给分质处理系统 2。

在本发明的实施例中，当分质排放系统 1需要调整下一时段的排放策略或调整监测项目的阈值时需向管理系统 3发送调整请求，若管理系统 3没有作出反馈或发出允许调整的指令，则分质排放系统 1调整下一时段的排放策略或调整监测项目的阈值。

参见图 4，上位机 30包括：与服务器 31交互的通信模块 301、用于接收服务器 31发送数据的数据接收模块 302和用于根据接收到的数据产生远程指令的远程指令管理控制模块 303。

服务器 31除了向中央计算机 32和上位机 30传输分质排放系统 1和分质处理系统 2上传的监测数据，以及分别向分质排放系统 1 和分质处理系统 2 下传中央计算机 32的指令并向中央计算机 5反馈指令执行状况，还根据确定的排放和处理策略，调整分质处理系统 2的处理、运行策略以及水体在分质处理系统 2内的流动进程，使分质处理系统 2具有自诊断、自处理和自适应功能。

服务器 31除了为分质排放系统 1、分质处理系统 2与上位机 30双向传输数据外，在分质排放系统 1 发送调整排放和处理策略的请求时，还向上位机 30和用户端的特定移动通讯装置以及中央计算机 32发出相应的警报。参见图 5，为本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法的流程图。

在本发明的实施例中，分质排放系统 1可根据设置而工作在自动操作状态或远程手动操作状态。当管辖水域或管辖水域的相邻水域发生特殊情况（例如相邻水域遭遇特大洪水需要本水域分流等突发情况或预设管理目标被重新调整等），相关的管理部门需要进行干预，则可通过管理系统 1将分质排放系统 1切换至远程手动操作状态，由管理系统 1进行相应分质排放的操作。

参见图 5，本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法包括以下步骤：

SO: 首先根据需要在管辖水域设置目标监控点，在目标监控点设置分质排放系统 1，在分质排放系统 1下游设置分质处理系统 2。分质排放系统 1与管理系统 3双向连接，分质处理系统 2与管理系统 3双向连接。

在管理系统 3中，不同的分质排放系统 1具有各自的识别 ID, 且管理系统 3中设置并存储有与每个分质排放系统 1对应的有关的监测项目、监测频率以及对应监测项目的预设管理目标阈值。

S1 : 分质排放系统以预设的固定频率获取所述目标监控点的当前水体的在线分级监测数据。在步骤 SI中，监测数据包括由在线分级水质监测仪器群 101的一级水质监测仪器群监测的一级水质监测数据、由水文监测仪器群 102监测的水文监测数据、由工作环境监测仪器群 103 监测的环境数据、由水体流速监测仪器群 104监测的闸门口水流流速数据。

52、分质排放系统将获取的当前水体的监测数据和预设管理目标进行比较，并根据比较结果对管辖区水域的水体进行分质排放。

分质排放系统 1 根据分级监测和分级识别原则管理在线分级水质监测仪器群 101的二级、三级等各级监测并进行分质排放；同时将监测数据远程传输至管理系统 1的服务器。

所述步骤 S2还包括：

向管理系统发出请求后，若在预设时间到后，没有接到来自管理系统的反馈，则切换排放和处理策略，以调整后的排放和处理策略进行分质排放并向分质处理系统的第一管理控制模块发送排放和处理策略调整信息；

所述步骤 S2还进一步包括：

S2- 分质排放系统以预设的固定频率获取目标监控点的监测数据，根据监测数据计算当前水体的富营养化指数和综合污染指数并确定是否需要调整监测项目的预设阈值并确定调整后的阈值，并向管理系统发送阈值调整请求以及根据管理系统的远程指令对阈值进行调整或保持所述预设阈值；

S2-2、所述排放和处理策略包括：以水质识别结果执行排放、以水量识别结果执行排放；当水量的预测值达到设定阈值时以水量识别结果执行排放；若水量预测值小于规定的阈值时以水质识别结果执行排放；

所述步骤 S2还包括： S2-3所述分质排放系统将以下信息的至少一种信息发送给所述管理系统：所述监测数据、间门（水流控制执行模块 12的闸门）的开闭状态、所述预测的下一时段的排放和处理策略、所述各项目的阈值、排放和处理策略调整请求和阈值调整请求。所述步骤 S2还包括：所述分质排放系统根据接收的所述管理系统发送的远程指令设定监测项目、各监测项目的阈值、监测频率或调整排放和处理策略。

应理解，不应将上述步骤 S2-l、 S2-2和 S2-3的执行顺序进行限制。在步骤 S2-1之前还包括：在目标监控点的上游水域的指定一目标点作为预设点，并在该预设点设置水文监测仪器群和水质监测仪器群以监测目标监控点上游的水文数据和水质数据。分质排放系统 1的第二管理控制模块 11中的第二监测数据获取装置 111 还用于获取上游预设点的水文监测仪器群和水质监测仪器群的监测数据。

在本发明的实施例中，步骤 S2-1 中的排放策略包括：以水质识别结果执行排放、以水量识别结果执行排放。当水量的预测值达到设定阈值时排放应以水量识别优先，反之，在水量预测值小于规定的阈值时，取以水质识别结果优先的策略。在以水质识别结果优先情况下又根据管辖水域的特点分为一般性污染排放策略和特定污染排放策略。一般性污染排放策略包括正常污染排放策略和突发性的重度污染排放策略。在分质排放系统 1的第二管理控制模块 11的第二存储装置 113中存储了界定各种策略的水量和水质的阈值。

在步骤 S2和 S2-2中，分质排放系统 1进行分质排放是将污水通过排污闸门排放到分质处理系统 2，将符合预设管理目标的水通过排放间门排放到被保护水域。

参见图 6 为本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法中步骤 S3的详细流程图。若分质排放系统 1的排放和处理策略是以特定污染排放策略执行排放，则步骤 S3具体包括以下步骤：

S3-ll、第一管理控制模块控制降解池将当前水体排放到一般性污水处理装置；

S3-13、第一管理控制模块定时判断水体的综合性指标是否符合预设管理目标，若符合，则执行 S3-15 , 否则，执行步骤 S3-14;

S3-15、第一管理控制模块控制一般性污水处理装置将水体排向特殊性污水处理装置，并定时获取特殊性污水处理装置出口的水质监测仪器群的监测数据，若特定污染项目经处理已降解到符合预设管理目标，则执行 S3-16, 否则继续在特殊性污水处理装置内处理；

参见图 7 为本发明实施例的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法中步骤 S3的详细流程图。若分质排放系统 1的排放和处理策略是以一般性污染排放策略执行排放，则步骤 S3具体包括以下步骤：

S3-21、第一管理控制模块判断分质排放系统的排放和处理策略，若是正常污染排放策略则执行步骤 S3-22, 若是突发性的重度污染排放策略则执行步骤 S3-32;

S3-22、第一管理控制模块定时获取并识别设置在降解池出口的水质监测仪器群的监测数据，若识别结果为水质符合预设管理目标则发出驱动指令将水体直接排向下游被保护水域，否则指令开启一般污水处理装置的进口闸门将当前水体排放到一般性污水处理装置，并执行步骤 S3-23 ;

S3-32、第一管理控制模块定时获取并识别设置在降解池出口的水质监测仪器群的监测数据，若识别结果为水体为重度污染时，按照污染总量指令开启一个或多个一般性污水处理装置；并控制降解池将当前水体排放到开启的一个或多个一般性污水处理装置，并分别获取设置在各个一般性污水处理装置出口的水质监测仪器群的监测数据，当水体的生活污染项目降解到符合预设管理目标时，执行步骤 S3-33;

S3-34、第一管理控制模块按照预设的预案，延长一般性污水处理装置的水体处理时间和 /或改善水质状态的影响参数，并执行步骤 S3-33;

所述水体的综合性指标包括富营养化指数、水质综合污染指数；所述水质状态的影响参数包括：水量、水深、水温或面积；

所述生活污染项目包括 PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度、氨氮的浓度、憐的浓度、 COD、总氮的浓度、总憐的浓度、 BOD等。

在本发明的实施例中，若分质排放系统 1采取的排放策略是以水量识别结果执行排放，则步骤 S3具体以下步骤：

S3-4、第一管理控制模块控制污水调蓄池接纳并储存所述分质排放系统输送来的水体，并控制降解池、一般性污水处理装置以及特殊性污水处理装置的各个闸门开启以使水体迅速排向下游水域。

在本发明的实施例中，经过一般性污水处理装置和特定污水处理装置的处理后，水体的单个水质因子可能已经满足水质标准，但由于受到其它物理量、生物因子变化的影响，例如温度、透明度、叶绿素 A等导致水体的综合性指标不符合标准。因此，判断水体的综合性指标是否符合标准，能够使经分质处理系统 2处理后的水体完全符合预设管理目标而被排放到被保护水域。

应理解本发明的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法中，分质排放系统 1、分质处理系统 2和管理系统 3和上述基于分质排放和分质处理的水污染防治装置的实施例中描述的结构和功能相同。

在本发明的实施例中，管理系统 3中的服务器 31将分质排放系统 1发送的监测数据上传至上位机 30以形成所需的管理文档，并将接收到分质排放系统 1的策略调整请求除了上传至上位机 31外，还向指定的终端设备（例如手机终端）上传报警信息。若管理人员认可此请求，则不需要作任何操作，分质排放系统 1等待一预设时长后未接收到管理系统 3的反馈信息，会自动启动策略调整；若管理人员不认可此请求，则通过上位机 30发送撤销指令给分质排放系统 1以远程撤销该请求。

此外，在管理人员认可策略调整请求的情况下，服务器 31根据分质排放系统 1上传的预测数据确定分质处理系统 2中的污水调蓄池 20和降解池 23 的出口闸门的开启时间和开口大小，以及确定开启污水处理模块 21的数量。

分质处理系统 2中设置在各个降解池 23、一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置的各个监测仪器群的监测数据被第一管理控制模块 22定时上传至服务器 31，服务器 31通过运算、识别后传输给上位机 30。上位机 30向一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置的各个间门发出相应的执行指令，并将指令执行后各间门的状态数据进行存储。各个监测仪器群的工作频率可根据不同的排放策略进行调整。

应理解在本实用新型的实施例中，第一管理控制模块 22和第二管理控制模块 11可由具有数据处理、通信功能、数据存储等功能的硬件实体来充当（例如，可为计算机、上位机等）。第一比较装置、第一控制装置、驱动装置可由计算机等硬件实体的处理器来充当以执行相应的功能。第二比较装置、排放和处理策略运算装置、第二控制装置和水流排放驱动装置可由计算机等硬件实体的处理器来充当以执行相应的功能。

第一存储装置和第二存储装置均可由存储器芯片等充当。第一报警装置和第二报警装置可由扬声器等充当。

第一监测数据获取装置和第二监测数据获取装置均可由数据采集芯片或数据采集卡等硬件实体充当。

第一数据传输装置 227和第二数据传输装置 116的数据传输方式可为通过计算机通信网络、无线通信网络（GSM、 3G、 4G等）等进行传输，其均可由无线数据传输芯片、通信接口电路等充当。

本发明实施例的基于分质排放分质处理的水污染防治及方法，能实现对管辖区水域不符合预设管理目标的水体分质排放和分质处理；能在线实时自动监测和识别水质和水量，并能依据水质和水量的监测和识别结果进行自动诊断和自行处理后进行分质排放，实施分质处理；并能根据水质和水量的监测和识别结果调整分质排放和分质处理策略；能按照确定的策略自动执行分质排放和分质处理；形成受控、在线和实时的智能型水污染防治系统。且在线实时自动监测和识别以及实时排放都是在分级监测、分级识别为原则的控制下进行的。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

权利要求书

1、一种基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，其特征在于，包括设置在管辖区水域内的分质排放系统、设置在分质排放系统下游的分质处理系统、以及分别与所述分质排放系统和分质处理系统双向连接的管理系统；所述分质排放系统用于对管辖区水域水体进行在线分级监测，将在线分级监测的监测数据和预设管理目标进行比较，并根据比较结果对管辖区水域的水体进行分质排放；

2、根据权利要求 1所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，其特征在于，所述分质处理系统包括：污水调蓄池、降解池和污水处理模块；所述污水处理模块由一个或若干个串联和 /或并联在一起的一般性污水处理装置和特殊性污水处理装置组成；

3、根据权利要求 2所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，其特征在于，所述分质处理系统还包括：第一管理控制模块；所述第一管理控制模块包括：第一监测数据获取装置、第一比较装置、第一控制装置、驱动装置、第一存储装置和第一数据传输装置；

第一存储装置，用于存储所述监测数据、所述比较结果和所述闸门的开闭状态；

第一数据传输装置，用于将所述监测数据、所述闸门的开闭状态发送给所述管理系统。

4、根据权利要求 3所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，其特征在于，所述第一数据传输装置还用于接收管理系统的远程指令并将所述远程指令传输给所述第一控制模块；

5、根据权利要求 3所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，其特征在于，所述第一数据传输装置还用于接收所述分质排放系统发送的信息并将所述信息传输给所述第一控制模块；

6、根据权利要求 3所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，其特征在于，所述分质排放系统包括监测模块、水流控制执行模块和第二管理控制模块；

所述监测模块包括用于监测水质数据的在线分级水质监测仪器群、用于监测水文数据的水文监测仪器群、用于监测工作环境信息的工作环境监测仪器群以及用于监测水体流速的水体流速监测仪器群；所述水流控制执行模块包括用于进行信号接收和处理并发出控制信号的控制柜、用于排放水质符合预设管理目标的水体的排水闸门、用于排放水质不符合预设管理目标的排污闸门以及用于根据控制柜的控制信号驱动排水闸门和排污闸门的驱动电机；

7、根据权利要求 6所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，其特征在于，所述第二数据传输装置还用于接收所述管理系统的远程指令并传送给所述第二控制模块；

8、根据权利要求 6所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，其特征在于，所述管理系统包括上位机和服务器；

所述上位机还用于将所述信息进行处理、显示和存储。

9、根据权利要求 8所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治系统，其特征在于，所述第三方信息平台用于发送第三方信息给所述上位机；

所述第三方信息包括以下信息中的至少一种：所述上位机接收所述服务器发送的包括所述第一数据传输装置和第二数据传输装置发送的信息的频率、预设管理目标中各个项目的预设阈值、预设的排放和处理策略、允许分质排放系统调整排放和处理策略的条件、允许分质排放系统和 /或分质处理系统调整各项目的阈值的条件、允许所述上位机远程操作所述分质排放系统和 /或分质处理系统的条件；所述上位机根据所述第三方信息进行相应的设置以及产生所述远程指令；所述上位机在所述允许远程操作所述分质排放系统的条件满足时，远程操作所述分质排放系统；

10、一种基于分质排放和分质处理的水污染防治方法，其特征在于，包括以下步骤：

so、在管辖水域设置目标监控点，在目标监控点设置分质排放系统，在分质排放系统下游设置分质处理系统；将分质排放系统与管理系统双向连接，将分质处理系统与管理系统双向连接；

51、分质排放系统以预设的固定频率获取所述目标监控点的当前水体的在线分级监测数据；

11、根据权利要求 10所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法，其特征在于，所述步骤 S1中，所述监测数据包括：当前水体的水质监测数据、水文监测数据、工作环境监测数据和水体流速监测数据。

12、根据权利要求 10所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法，其特征在于，所述步骤 S2还包括：

13、根据权利要求 12所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法，其特征在于，所述步骤 S2还包括：所述分质排放系统将以下信息的至少一种信息发送给所述管理系统：所述监测数据、闸门的开闭状态、所述预测的下一时段的排放和处理策略、所述各项目的阈值、排放和处理策略调整请求和阈值调整请求；

14、根据权利要求 12所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法，其特征在于，所述步骤 S3具体包括以下步骤：

S3-13、第一管理控制模块定时判断水体的综合性指标是否符合预设管理目标，若符合，则开启特殊性污水处理装置 S3-15 , 否则，执行步骤 S3-14;

15、根据权利要求 14所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法，其特征在于，所述步骤 S3还包括以下步骤：

S3-21、若分质排放系统的排放和处理策略是以一般性污染排放策略执行排放，则第一管理控制模块判断分质排放系统的排放和处理策略，若是正常污染排放策略则执行步骤 S3-22, 若是突发性的重度污染排放策略则执行步骤 S3-32;

S3-25、第一管理控制模块按照预设的预案，延长一般性污水处理装置的水体处理时间和 /或改善水质状态的影响参数，并执行步骤 S3-24; S3-26、第一管理控制模块控制一般性污水处理装置将水体直接排向下游的被保护水域；

所述生活污染项目包括 PH、透明度、电导率、叶绿素 A的浓度、氨氮的浓度、憐的浓度、 COD、总氮的浓度、总憐的浓度和 BOD。

16、根据权利要求 15所述的基于分质排放和分质处理的水污染防治方法，其特征在于，所述步骤 S3还包括以下步骤：